1 高层建筑地下室结构受力特征分析
1）高层建筑地下室底板与桩间土体以及桩基基础的相互作用。对于高层建筑地下室结构而言，考虑外部荷载作用力对其所产生影响，桩筏基础底板应当呈现出一定程度上的整体挠度变形，导致底板与桩间土产生滑移现象。但在实际工作中，考虑到地下室结构桩间土体与底板之间所形成摩擦作用力，以及桩承台、桩基基础侧向土体对的底板滑移变形所产生的约束性作用力，进而对整体挠曲变形产生一定程度上的影响。在此过程中，地下室结构上部荷载作用力较大会导致沉降水平增大，受反作用力影响导致桩基基础摩阻力增加，最终引起约束作用力的强化与提升。
2）高层建筑地下室结构外墙回填土摩擦作用力影响。对高层建筑地地下室结构外墙而言，所对应水平摆动作用力会受到四周外墙结构被动土压力以及侧墙摩阻力因素影响而受到一定约束，且与地下室结构分层夯实回填土存在相关性关系。参考建筑设计中针对地下室结构桩基承担地震剪切作用力的经验，认为在高层建筑地下室结构周边土体标准锤击贯入度为20的情况下，1层地下室所对应剪切作用力明显下降，趋势为70％以上。而对于2层地下室结构而言，所对应桩基基础可以考虑剔除地震剪切作用力影响，同时借助于摩阻力发挥对地下室基础的补偿作用。
3）高层建筑地下室深基坑开挖相对于地基以及桩基基础的补偿作用。在对高层建筑地下室结构进行深基坑开挖的过程中，相对于复合地基基础以及天然地基而言，会产生明显的卸荷以及补偿作用，通过此种方式对地基附加应力水平进行有效控制，并降低相对于地基以及桩基基础承载力的具体要求，从而促进基础补偿作用的发挥。
4）高层建筑上部结构对地下室桩筏基础变形所产生约束作用。在对高层建筑上部进行施工的过程中，考虑到上部结构尚未形成整体刚度水平，此情形下桩间土仍然需要对上部荷载作用力进行承担。随着上部结构施工进度的开展，其整体刚度水平形成且呈现出持续发展趋势，这一情形下所增加上部荷载作用力的承担主体自桩间土转变为桩基基础，同时受上部结构刚度水平贡献所产生整体作用的影响，导致角桩桩顶返力呈现出明显增长趋势，而此过程中基础内桩所对应桩顶反力的增长速度相对缓慢，进而实现基础补偿目的。
2 高层建筑地下室补偿基础设计方案
某高层建筑项目位于A市高新技术开发区，地下室基础底板厚度为600.0mm，板面设置300.0mm厚度C20强度等级素混凝土设备垫层，板底下属地质分布以粉质黏土加粉土层为主，板底标高设计为-5.40，板底垫层选用C15强度混凝土，厚度为100.0mm，地下室结构外墙部分为C40强度等级混凝土，厚度为400.0mm，后压浆钻孔灌注桩桩径控制标准为800.0mm，现场桩端设置于细砂层内，桩长取值为21.0~23.0m，现场勘探资料显示地下室区域地下水水位稳定在地面以下1.0~1.2m范围内。以下对该项目地下室补偿基础设计过程中的关键要点以及影响关系进行分析。
1）高层建筑地下室补偿作用对布桩的影响分析：在高层建筑地下室补偿设计过程中，必须考虑地下室布桩受补偿作用的影响，初次设计方案中按照常规思路进行设计，不考虑桩间土对设计方案的影响，结合本项目实际情况对桩距进行合理控制，同时下布桩3根，两中柱下联合布桩共9根。第二次方案设计时考虑桩基以及土体共同作用对高层建筑地下室结构以及地基基础受卸荷补偿作用的影响，桩距自3.5D调整为3.75D，同时对高层建筑桩筏基础中间桩与外墙结构周边桩内力时间效应对补偿效果所产生的影响进行设计，将外墙结构以及回填土摩擦力作为安全储备，并不纳入边桩补偿计算范畴中。经计算，本项目挖土深度为5.05m，对应卸荷土体压力为90.9kN/m²。在此基础之上，考虑本项目所处地下室区域地下水水位稳定，虽然在地下室开挖施工期间采取有相应的降水措施，但完成主体结构施工后停止降水会使本区域地下水水位恢复至稳定状态。同时评估干旱等条件对地下水水位稳定性的影响，将地下水稳定水位设置为地面以下1.6m，并以此为基础对地下室底板浮托力进行计算，经处理计算结果为34.5kN/m²。根据上述分析，高层建筑地下室总补偿作用力可以将卸荷土体压力以及地下水相对于地下室底板浮托力一并纳入计算范畴，经处理最终结果为125.4kN/m²。在对地下室结构进行补偿处理的情况下，Z面向桩顶最大有效轴力标准值进行作用，结果为2658kN，对应现场布设桩数为1根。以同样的方法对面向桩顶进行作用的最大有效轴力标准值经计算为7145kN，现场布设桩基数量为3根。从这一角度上来说，在对地下室进行补偿基础设计的过程中，可以通过上述处理方法对初次设计布设桩数进行控制，本项目中自76根经控制减少为41根。
2）高层建筑地下室补偿基础混凝土收缩对配筋的影响分析：地下室结构受混凝土收缩效应影响会导致钢筋产生一定程度上的预压应力，设计值按照钢筋基础强度*10％的标准进行计算，因此可通过提高钢筋强度设计值10％的方式实现对现场配筋量的计算，在此过程中，剔除设备荷载等因素的影响，经计算底板反力为128kPa，所对应的配筋率最小值为1539mm²。假定本项目地下室结构筏板桩基基础厚度为800，则可对应计算筏板桩基最大负弯矩作用力下相应的配筋率为1152mm²，进而严格按照构造要求对筏板基础进行配筋处理。从这一角度上来说，在考虑高层建筑地下室结构卸荷补偿作用的情形下，对控制现场布桩数量有积极意义，对缩短地下室结构基础施工工期与工程投资有重要影响。但同时，在考虑最小配筋率约束性的情况下，通过增加发桩基础底板厚度的方式，在混凝土收缩效应影响下并不会对钢材用量产生明显影响。
3）高层建筑地下室结构按照常规设计方案的情形下，桩筏基础底板板底以及板面钢筋应力最大水平应当按照常规方案进行设计与计算，将筏板厚度控制为800，同时剔除混凝土收缩应力对钢筋预压应力的影响，可以得到对应的板底钢筋应力最大值，经计算为155MPa。同时，考虑正弯矩钢筋即地下室基础结构板面钢筋应力水平最大值40.6MPa的影响，认为虽然本项目中地下室结构桩承台厚度远远大于筏板基础，同时筏板基础四周存在面积较大的钢板阈，意味着筏板基础从理论上来说计算得到的跨度远低于轴线尺寸，同时纳入对地下室设备荷载作用力影响因素的考量，最终计算得到的筏板基础钢筋应力最大值远高于计算结果，证实高层建筑地下室补偿作用的可靠性。
3 结束语
高层建筑桩筏基础地下室结构设计尚缺乏一定理论体系支持，在实际设计过程中常常会出现单方面增大布桩数量，控制桩间距的问题，不但无法保障地下室结构设计质量，同时还会在经济效益的实现方面受到一定影响。针对这一问题，对高层建筑地下室补偿基础设计问题进行研究有非常重要的意义，项目设计阶段需要基于丰富的设计经验以及力学知识基础，认真评估地下室结构受力特征，并在筏板基础设计中予以体现，在此基础之上给出了地下室补偿基础设计方案的相关要点，旨在于引导设计人员明确高层建筑地下室结构潜在补偿作用，并实现对设计方案的合理优化与完善。
参考文献：
[1] 夏亮,张明山,李本悦,等. 高层建筑地下室的抗浮设计方案研究[J]. 建筑结构,2021,51(8):83-89.
[2] 赵晨. 高层建筑地下室设计及处理方法[J]. 建筑工程技术与设计,2016(20):989-989.
[3]陈腾力.装配式住宅设计施工阶段综合经济效益分析[J].房地产世界,2021(18):29-31.
[4]张继华.预制装配式混凝土住宅质量控制及保障措施探究[J].城市建筑,2021,18(26):196-198.
